(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御流体の流入部及び流出部と、前記流入部に接続された流入側チャンバと、前記流出部に接続され前記流入側チャンバより大なる容積を有する流出側チャンバと、前記流入側チャンバに形成した弁座部を備えたボディ本体と、
前記ボディ本体の流入側チャンバ及び流出側チャンバ内に挿入されその進退動作により被制御流体の流通流量を制御する制御機構体と、
前記制御機構体を前記流入側チャンバ側へ常時付勢する付勢部材とを有し、
前記制御機構体は、
前記流出側チャンバと前記流入側チャンバとの間で被制御流体を流通させる導通部が形成され、前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける弁体受圧部を有し、前記流入側チャンバの内壁を摺動して前記弁座部に対して進退する弁体ブロックと、
前記流出側チャンバ内の被制御流体を流通させるオリフィスが形成され、前記オリフィスの一側に前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける第１受圧部と、前記オリフィスの他側に流出部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ２）を受ける第２受圧部とを有し、前記流出側チャンバの内壁を進退する受圧ブロックとを備えているとともに、
前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける前記弁体受圧部の受圧面積（Ｓａ）及び前記受圧ブロックの第１受圧部の受圧面積（Ｓｂ）の合計（Ｓａ＋Ｓｂ）と、前記流出部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ２）を受ける前記受圧ブロックの第２受圧部の受圧面積（Ｓｃ）とが等しくなるように構成されている
ことを特徴とする定流量弁。
【請求項２】
前記付勢部材が錘である請求項１に記載の定流量弁。
【請求項３】
前記付勢部材がばねである請求項１に記載の定流量弁。
【請求項４】
前記受圧ブロックの外周部にパッキンが圧入されている請求項１に記載の定流量弁。
【請求項５】
前記受圧ブロックの外周部に摺接壁部が形成されている請求項１に記載の定流量弁。
【請求項６】
前記受圧ブロックの外周部に溝部が形成され、前記溝部内に溝幅を広げる拡幅部材が挿入されている請求項１に記載の定流量弁。
【請求項７】
前記制御機構体が、前記弁体ブロックと前記受圧ブロックの一体化物からなる請求項１に記載の定流量弁。
【請求項８】
前記制御機構体が、前記弁体ブロックと前記受圧ブロックの組み合わせからなる請求項１に記載の定流量弁。
【請求項９】
前記受圧ブロックが前記流出側チャンバの内壁とダイヤフラムにより支持されている請求項１に記載の定流量弁。
【請求項１０】
前記弁座部の近傍の前記弁体ブロックは、横断面で偏心加工されている請求項１に記載の定流量弁。
【請求項１１】
前記ボディ本体部における前記流入部及び前記流出部が同一直線上に配置されている請求項１に記載の定流量弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定流量弁に関し、流体流量を一定化する機能を備えた定流量弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
水、薬液、ガス等の各種流体を供給側（上流側）から使用側（下流側）に流通させるに際し、流体の供給流量を一定化するための弁が配管に接続される。例えば、弁内に複数のダイヤフラムを備え、チャンバを区画して形成した定流量弁が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示の定流量弁は、非常に高い精度で流量の安定化を図ることができる。その反面、定流量弁を形成する部品数が多くなり、また各部品に高い加工精度も求められ、高価である。そのため、主に半導体製造装置内に組み込まれ、流体の精密供給の用途に用いられている。従って、特許文献１に開示の定流量弁は特定分野の使用に留まっており、必ずしも他の分野への使用に至っていなかった。
【０００４】
現在、流体供給の精密制御への要請は、前述の半導体製造分野に留まらず、医療、薬品、生化学等の試験、研究、あるいは臨床の分野においても近年ますます高まっている。例えば、人工透析用の透析液を調製する際の純水供給装置等の分野である。
【０００５】
このような分野においては、前出の半導体製造分野における流体の制御精度までは求められていない。そこで、特許文献１に開示の定流量弁よりも簡素化した定流量弁が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２に開示の定流量弁では、定流量弁の本体内に収容された弁筒、弁体の内部を流体が通過する構造である。この定流量弁は部品数等を少なくしたものの、全般的な組み合わせは複雑である。
【０００６】
一連の経緯から、構造を簡便にして安価を実現するとともに汎用性を備え、正確な流体供給の制御の需要ある他分野への応用に好適な定流量弁が求められるに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０２２４３８号公報      （対応特許：ＵＳ  ６８０５１５６Ｂ２，ＥＰ  １３２１８４１Ｂ１）
【特許文献２】特開平６−２８８４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、下流側の流体流量を一定化する定流量弁であり、従前の定流量弁における内部構造を簡素化して安価を実現するとともに汎用性を備え、正確な流体供給の制御の需要ある他分野への使用に好適な定流量弁を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、請求項１の発明は、被制御流体の流入部及び流出部と、前記流入部に接続された流入側チャンバと、前記流出部に接続され前記流入側チャンバより大なる容積を有する流出側チャンバと、前記流入側チャンバに形成した弁座部を備えたボディ本体と、前記ボディ本体の流入側チャンバ及び流出側チャンバ内に挿入されその進退動作により被制御流体の流通流量を制御する制御機構体と、前記制御機構体を前記流入側チャンバ側へ常時付勢する付勢部材とを有し、前記制御機構体は、前記流出側チャンバと前記流入側チャンバとの間で被制御流体を流通させる導通部が形成され、前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける弁体受圧部を有し、前記流入側チャンバの内壁を摺動して前記弁座部に対して進退する弁体ブロックと、前記流出側チャンバ内の被制御流体を流通させるオリフィスが形成され、前記オリフィスの一側に前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける第１受圧部と、前記オリフィスの他側に流出部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ２）を受ける第２受圧部とを有し、前記流出側チャンバの内壁を進退する受圧ブロックとを備えているとともに、前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける前記弁体受圧部の受圧面積（Ｓａ）及び前記受圧ブロックの第１受圧部の受圧面積（Ｓｂ）の合計（Ｓａ＋Ｓｂ）と、前記流出部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ２）を受ける前記受圧ブロックの第２受圧部の受圧面積（Ｓｃ）とが等しくなるように構成されていることを特徴とする定流量弁に係る。
【００１０】
請求項２の発明は、前記付勢部材が錘である請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１１】
請求項３の発明は、前記付勢部材がばねである請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１２】
請求項４の発明は、前記受圧ブロックの外周部にパッキンが圧入されている請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１３】
請求項５の発明は、前記受圧ブロックの外周部に摺接壁部が形成されている請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１４】
請求項６の発明は、前記受圧ブロックの外周部に溝部が形成され、前記溝部内に溝幅を広げる拡幅部材が挿入されている請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１５】
請求項７の発明は、前記制御機構体が、前記弁体ブロックと前記受圧ブロックの一体化物からなる請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１６】
請求項８の発明は、前記制御機構体が、前記弁体ブロックと前記受圧ブロックの組み合わせからなる請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１７】
請求項９の発明は、前記受圧ブロックが前記流出側チャンバの内壁とダイヤフラムにより支持されている請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１８】
請求項１０の発明は、前記弁座部の近傍の前記弁体ブロックは、横断面で偏心加工されている請求項１に記載の定流量弁に係る。
【００１９】
請求項１１の発明は、前記ボディ本体部における前記流入部及び前記流出部が同一直線上に配置されている請求項１に記載の定流量弁に係る。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明に係る定流量弁によると、被制御流体の流入部及び流出部と、前記流入部に接続された流入側チャンバと、前記流出部に接続され前記流入側チャンバより大なる容積を有する流出側チャンバと、前記流入側チャンバに形成した弁座部を備えたボディ本体と、前記ボディ本体の流入側チャンバ及び流出側チャンバ内に挿入されその進退動作により被制御流体の流通流量を制御する制御機構体と、前記制御機構体を前記流入側チャンバ側へ常時付勢する付勢部材とを有し、前記制御機構体は、前記流出側チャンバと前記流入側チャンバとの間で被制御流体を流通させる導通部が形成され、前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける弁体受圧部を有し、前記流入側チャンバの内壁を摺動して前記弁座部に対して進退する弁体ブロックと、前記流出側チャンバ内の被制御流体を流通させるオリフィスが形成され、前記オリフィスの一側に前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける第１受圧部と、前記オリフィスの他側に流出部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ２）を受ける第２受圧部とを有し、前記流出側チャンバの内壁を進退する受圧ブロックとを備えているとともに、前記流入部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ１）を受ける前記弁体受圧部の受圧面積（Ｓａ）及び前記受圧ブロックの第１受圧部の受圧面積（Ｓｂ）の合計（Ｓａ＋Ｓｂ）と、前記流出部側の被制御流体の流体圧力（Ｐ２）を受ける前記受圧ブロックの第２受圧部の受圧面積（Ｓｃ）とが等しくなるように構成されているため、従前の定流量弁における内部構造を簡素化して安価を実現するとともに汎用性を備え、正確な流体供給の制御の需要ある他分野への使用に好適な定流量弁を得ることができた。
【００２１】
請求項２の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記付勢部材が錘であるため、極めて簡単に制御機構体を付勢することができる。
【００２２】
請求項３の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記付勢部材がばねであるため、簡単に制御機構体を付勢することができるとともに、ばね弾性が作用するため、被制御流体の流体圧力が急に変化した際の応答性が向上する。また、製品自体の大きさを小さくすることができる。
【００２３】
請求項４の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記受圧ブロックの外周部にパッキンが圧入されているため、受圧ブロックと流出側チャンバの内壁との隙間がパッキンで埋まり、受圧ブロックの外周部分を被制御流体が通過することなく受圧ブロックの進退時の安定性が高まる。
【００２４】
請求項５の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記受圧ブロックの外周部に摺接壁部が形成されているため、受圧ブロックと流出側チャンバの内壁との隙間が摺接壁部で埋まり、受圧ブロックの外周部分を被制御流体が通過することなく、制御機構体の安定した進退動作が可能となる。加えて、摺接壁部の摺動抵抗の変化は少なく、耐久性に優れる。
【００２５】
請求項６の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記受圧ブロックの外周部に溝部が形成され、前記溝部内に溝幅を広げる拡幅部材が挿入されているため、摺接壁部が拡幅部材から受ける押圧力は一定化し、受圧ブロックと流出側チャンバの内壁との摺動抵抗を安定化させることができる。
【００２６】
請求項７の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記制御機構体が、前記弁体ブロックと前記受圧ブロックの一体化物からなるため、弁体ブロックと受圧ブロックを連結する部位の強度低下を回避することができる。
【００２７】
請求項８の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記制御機構体が、前記弁体ブロックと前記受圧ブロックの組み合わせからなるため、制御機構体を製造する際の材料の無駄を軽減することができる。また、一体化物からなる場合よりも大流量の流通に対応した定流量弁に適合した制御機構体の作成に好適である。
【００２８】
請求項９の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記受圧ブロックが前記流出側チャンバの内壁とダイヤフラムにより支持されているため、ダイヤフラムは被制御流体に生じた流体圧力の変化に比較的鋭敏に反応することができ、制御機構体の進退動作の応答速度を速めることができる。
【００２９】
請求項１０の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記弁座部の近傍の前記弁体ブロックは、横断面で偏心加工されているため、被制御流体が引き起こすキャビテーションへの対応が必要とされる条件下に好都合である。
【００３０】
請求項１１の発明に係る定流量弁によると、請求項１に係る発明において、前記ボディ本体部における前記流入部及び前記流出部が同一直線上に配置されているため、定流量弁を配置する配管が直線状である場合の装着が比較的容易であり、交換等も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施例に係る定流量弁の第１縦断面図である。
【図２】第１実施例に係る定流量弁の第２縦断面図である。
【図３】第２実施例に係る定流量弁の縦断面図である。
【図４】受圧ブロックの他の実施形態に係る部分断面図及び拡大図である。
【図５】制御機構体の第１実施形態に係る断面図である。
【図６】制御機構体の第２実施形態に係る部分断面図である。
【図７】制御機構体の第３実施形態に係る断面図である。
【図８】制御機構体の第４実施形態に係る部分断面図である。
【図９】制御機構体の第５実施形態に係る部分図である。
【図１０】第３実施例に係る定流量弁の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１及び図２の全体断面図を用い、請求項１の発明に規定する第１実施例の定流量弁１０の構造を説明する。図１は被制御流体の流通状態であり、図２は被制御流体の流通が抑制、停止している状態を示す。定流量弁１０は、被制御流体となる水や薬液等の液体あるいは燃料や原料となる気体の供給部から、これらを使用する使用部に至る配管中に接続される。そして、定流量弁１０は、当該定流量弁１０の下流側から流出する被制御流体の流通流量を一定化する。
【００３３】
定流量弁１０は、第１ボディブロック１２と第２ボディブロック１３を組み合わせからなるボディ本体１１内に各部材が形成される。ボディ本体１１は、被制御流体を受け入れる流入部１５と、流入部１５と配管接続するための流入側接続口１４と、被制御流体を流出させる流出部１７と、流出部１７と配管接続するための流出側接続口１６を備える。
【００３４】
流入側チャンバ２１は流入部１５に接続され、ボディ本体１１内に形成される。流出側チャンバ２２は流出部１７に接続される。流出側チャンバ２２は流入側チャンバ２１よりも大なる容積を有しており、ボディ本体１１内に形成される。また、流入側チャンバ２１には弁座部２３が形成される。このように、ボディ本体１１内の流入側チャンバ２１及び流出側チャンバ２２により主チャンバ部２０が構成される。
【００３５】
流入側チャンバ２１及び流出側チャンバ２２（主チャンバ部２０）の内部に、制御機構体３０が挿入される。制御機構体３０はそれ自身の進退動作（前進及び後退、上昇及び降下の動作）により、定流量弁１０を流通する被制御流体の流通流量を制御する。そして、制御機構体３０は、弁体ブロック４０と受圧ブロック５０の二部位を備える。さらに、制御機構体３０を流入側チャンバの側へ常時付勢するため、制御機構体３０に付勢部材３１が備えられる。
【００３６】
図示の付勢部材３１は、請求項２の発明に規定するように、錘３２である。従って、制御機構体３０は、常時、錘３２の荷重を受けて降下方向（紙面下方側）に向けて付勢される。錘３２は極めて簡単に制御機構体３０を付勢する。このことからわかるように、当該定流量弁は、付勢部材に依存した固定流量式の定流量弁である。なお、被制御流体の流量等に応じて、錘を交換して対応することも可能である。
【００３７】
定流量弁１０のボディ本体１１、制御機構体３０等の主要部材は、被制御流体からの腐食、あるいは被制御流体の清浄度に影響を与えない性質が求められる。このため、定流量弁１０の主要部材は、ＰＴＦＥ、ＰＶＦ、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂、または、ステンレス鋼等の耐食性金属、もしくはこれらの組み合わせから形成される。図示の定流量弁はフッ素樹脂のブロックから切削により加工、形成される。
【００３８】
制御機構体３０に含まれる弁体ブロック４０は、円筒体形状の本体部４１とその直径をテーパ状に変化させる弁体接座部４５を有する。本体部４１の内部に、流出側チャンバ２２と流入側チャンバ２１との間で被制御流体を流通させる導通部４２が形成される。導通部４２は本体部４１の下部にまで達しており、流出側チャンバ２２と流入側チャンバ２１との間の被制御流体の圧力差は解消する。
【００３９】
弁体ブロック４０の構造から把握されるように、本体部４１の底部は流入部１５側の被制御流体の流体圧力Ｐ１を受ける弁体受圧部４３となる。弁体ブロック４０の本体部４１は、流入側チャンバ２１の内壁２４と摺動する。そして、弁体ブロック４０の弁体接座部４５は弁座部２３に対して進退する。なお、弁座部２３に弁体ブロック４０の弁体接座部４５が接触して流路を防ぐことはなく、常時、適度な間隙が形成されている。また、ボディ本体１１や弁体ブロック４０の材質、熱膨張計数等が考慮され、弁体ブロック４０は流入側チャンバ２１の内壁２４との間に極わずかながら隙間を形成する大きさに設計される。
【００４０】
制御機構体３０に含まれる受圧ブロック５０は、円盤状の板状体５１である。受圧ブロック５０に被制御流体を流通させるオリフィス５２が形成される。オリフィス５２は板状体５１の表裏を貫通している。受圧ブロック５０において、オリフィス５２の一側（図示板状体５１の下側）は、流入部１５側の被制御流体の流体圧力Ｐ１（図中の白抜き矢印参照）を受けるため、第１受圧部５３となる。同様に、オリフィス５２の他側（図示板状体５１の上側）は、流出部１７側の被制御流体の流体圧力Ｐ２（図中の白抜き矢印参照）を受けるため、第２受圧部５４となる。そして、受圧ブロック５０の板状体５１は流出側チャンバ２２の内壁２５との間を進退する。
【００４１】
図示の受圧ブロック５０では、請求項４の発明に規定するように、板状体５１の側面中央部５０ｍにパッキン５５が圧入されている。受圧ブロック５０と流出側チャンバ２２の内壁２５との隙間はパッキン５５により埋められることから、受圧ブロック５０の外周部分を被制御流体が通過することはなくなる。そこで、受圧ブロック５０の進退時の安定性が高まる。
【００４２】
制御機構体３０に含まれる弁体ブロック４０及び受圧ブロック５０は、双方が分離して進退動作することはなく、必ず一体となって動作する。特に、図１，２の制御機構体３０に含まれる弁体ブロック４０及び受圧ブロック５０は、請求項７の発明に規定するように、一体化物である。例えば、フッ素樹脂の塊状物から切削により、弁体ブロック４０及び受圧ブロック５０が一度に形成される。一体化物とすることにより、弁体ブロック４０と受圧ブロック５０を連結する部位の強度低下を回避することができる。
【００４３】
ここで、図１及び図２を対比しながら制御機構体３０の動作と、被制御流体の流通及び被制御流体の流体圧力との関係を説明する。
【００４４】
図１は定流量弁１０における通常の被制御流体の流通状態に相当する。制御機構体３０は前記の付勢部材３１（錘３２）の付勢により下方の後退位置にある。そこで、弁体ブロック４０と弁座部２３との間隔は広くなる。開弁状態により、流入部１５から流入側チャンバ２１に流入した被制御流体は、弁座部２３と弁体ブロック４０との隙間を経由して流入側チャンバ２１から流出側チャンバ２２へ通過する。そして、被制御流体は、流出側チャンバ２２内の受圧ブロック５０の板状体５１に形成されたオリフィス５２を通過して、流出部１７から定流量弁１０の外部に流出する。図中の実線矢印は被制御流体の流れである。
【００４５】
弁座部２３と弁体ブロック４０との隙間を通過した被制御流体は、受圧ブロック５０の第１受圧部５３を押圧する。同時に、流出側チャンバ２２における被制御流体の流体圧力Ｐ１は、弁体ブロック４０の導通部４２を通じて被制御流体が移動可能となることから、流入側チャンバ２１においても同圧力になる。そのため、被制御流体は、弁体ブロック４０の下端の弁体受圧部４３も押圧する。
【００４６】
受圧ブロック５０のオリフィス５２を通過して流出側チャンバ２２に流入した被制御流体は、流出側チャンバ２２において流出部１７側の被制御流体の流体圧力Ｐ２となって現れる。従って、受圧ブロック５０の第２受圧部５４は被制御流体の流体圧力Ｐ２を受ける。
【００４７】
まとめると、制御機構体３０が流入部側の被制御流体の流体圧力Ｐ１を受ける受圧面積Ｓｓとは、弁体ブロック４０の弁体受圧部４３の受圧面積Ｓａと、受圧ブロック５０の第１受圧部５３の受圧面積Ｓｂの合計の面積である。つまり、Ｓｓ＝Ｓａ＋Ｓｂである。流出部側の被制御流体の流体圧力Ｐ２を受ける受圧面積とは、受圧ブロック５０の第２受圧部５４の受圧面積Ｓｃとなる。
【００４８】
上向きの力Ｆ１は流入部側の被制御流体の流体圧力Ｐ１とその受圧面積Ｓｓとの積である（Ｆ１＝Ｐ１×Ｓｓ）…（式ｉ）。これに対して、下向きの力Ｆ２は、流出部側の被制御流体の流体圧力Ｐ２とその受圧面積Ｓｃとの積（Ｐ２×Ｓｃ）と、これに付勢部材の荷重Ｗが加わる（Ｆ２＝Ｐ２×Ｓｃ＋Ｗ）…（式ｉｉ）。
【００４９】
本発明における定流量弁の制御機構体では、流入部側の被制御流体の流体圧力Ｐ１を受ける受圧面積と、流出部側の被制御流体の流体圧力Ｐ２を受ける受圧面積をほぼ等しく形成している。つまり、Ｓｓ＝（Ｓａ＋Ｓｂ）＝Ｓｃ…（式ｉｉｉ）とする関係にある。ただし、受圧面積同士は厳密な一致に限られることはなく、多少の誤差は許容される。
【００５０】
制御機構体３０の進退位置が釣り合う状態になるとは、制御機構体３０の上向きの力Ｆ１と下向きの力Ｆ２が一致することである（Ｆ１＝Ｆ２）。そうすると、前記のＦ１＝Ｐ１×Ｓｓと、Ｆ２＝Ｐ２×Ｓｃ＋Ｗは等しくなる。すなわち、Ｐ１×Ｓｓ＝Ｐ２×Ｓｃ＋Ｗ…（式ｉｖ）の関係が成り立つ。また、受圧面積同士は等しいことからＳｓ＝Ｓｃである。
【００５１】
そこで、前記の式ｉｖより付勢部材の荷重Ｗについて整理すると、Ｗ＝（｜Ｐ１−Ｐ２｜）×Ｓｓ…（式ｖ）となる。式ｖ中、（｜Ｐ１−Ｐ２｜）とは、流入部側の被制御流体の流体圧力Ｐ１と流出部側の被制御流体の流体圧力Ｐ２との差圧（ΔＰ）である。従って、付勢部材が制御機構体に備わることにより、付勢部材の荷重Ｗ＝ΔＰ×Ｓｓ…（式ｖｉ）のとおり被制御流体の流体圧力に差圧が生じる。
【００５２】
定流量弁１０の流入側チャンバ２１には被制御流体が常時流入する。このため、単に流入部側と流出部側の受圧面積同士を等しくするのみでは、流入部側の被制御流体の流体圧力Ｐ１が直接制御機構体３０に加わり弁座部２３の間隙を狭めすぎる。しかし、付勢部材の荷重Ｗにより被制御流体の流体圧力に生じた差圧のため、制御機構体３０の前進（図示紙面上では上昇）は抑制され、荷重Ｗに応じて制御機構体３０の進退位置は釣り合う。結果として、弁座部２３の間隙は所定の開度（開き具合、開口面積）となり、この間隙を通過する被制御流体の流体流量は一定化する。
【００５３】
次に、定流量弁１０の上流側となる供給部において、被制御流体の流量が増加することがある。例えば、ポンプ出力の変化やタンクのつなぎ換え等による水頭圧の変化である。配管中に定流量弁を備えていなければ、上流側の流量変化はそのまま下流側の影響を及ぼす。この場合、図２の定流量弁１０に示すように、被制御流体の流入流量の増加に伴い、流入側チャンバ２１内の被制御流体の流体圧力Ｐ１は上昇する。
【００５４】
そこで、流入部側の被制御流体の流体圧力Ｐ１の圧力上昇が、付勢部材３１の荷重Ｗよりも大きくなる。このとき、弁体ブロック４０の弁体受圧部４３（受圧面積Ｓａ）及び受圧ブロック５０の第１受圧部５３（受圧面積Ｓｂ）は、上昇した流体圧力Ｐ１を受ける。そして、制御機構体３０は前進方向に進み、弁座部２３と弁体ブロック４０の弁体接座部４５との間隔は狭められる。この結果、弁座部２３と弁体ブロック４０との間を通過する被制御流体の流量が減少する。こうして、流出側チャンバ２２を経由して流出部１７、流出側接続口１６から当該定流量弁１０より流出する被制御流体の流量は抑制され、最終的に被制御流体の流体流量の一定化が図られる。
【００５５】
図３は、第２実施例の定流量弁１０Ａの断面図である。定流量弁１０Ａでは、ボディ本体１１等は前掲の定流量弁１０と共通であるため、説明を省略する。定流量弁１０Ａにおいて、制御機構体３０Ａを付勢する付勢部材３１は、請求項３の発明に規定するように、ばね３３である。付勢部材にばねを適用した場合、簡単に制御機構体を付勢することができるとともに、ばね弾性が作用するため、被制御流体の流体圧力が急に変化した際の応答性が良い。また、錘よりも慣性が小さくなる。加えて、ばねとすることにより、体積当たりの力を大きくすることができる。このため、製品に組み込む際に小さなばねであっても付勢力を得ることができる。そこで、製品自体の大きさをより小さくすることができる。
【００５６】
制御機構体３０Ａを構成する受圧ブロック５０Ａは板状体５１であるとともに、請求項５の発明に規定するように、当該受圧ブロック５０Ａ（板状体５１）の外周部５１ｅに摺接壁部５６が形成されている。受圧ブロック５０Ａの第１受圧部側に第１摺接壁部５６ａが形成され、第２受圧部側に第２摺接壁部５６ｂが形成される。従って、受圧ブロック５０Ａは上下２つの摺接壁部により流出側チャンバ２２の内壁２５と接触する。このことから、受圧ブロック５０と流出側チャンバ２２の内壁２５との隙間が摺接壁部５６で埋まり、受圧ブロック５０の外周部分を被制御流体が通過することなく、制御機構体３０Ａの安定した進退動作が可能となる。
【００５７】
実施例の流出側チャンバ２２は円筒体形状であることから、受圧ブロック５０Ａの板状体５１も円盤状である。そして、摺接壁部５６（５６ａ，５６ｂ）は、受圧ブロック５０Ａ（板状体５１）の外周部全体に環状に立設されている。摺接壁部５６は受圧ブロック５０Ａと同材質である。例えば、受圧ブロック５０Ａ及び摺接壁部５６はフッ素樹脂のブロックから切削により一括して形成される。
【００５８】
摺接壁部５６と前出のパッキン５５と比較した場合、摺接壁部５６の摺動抵抗の変化は少ない。また、パッキンよりも材質的に耐薬品性が高くなり、耐久性も優れる。なお、摺接壁部の形成は図示のとおり受圧ブロックの外周部全体とする他、一部分とすることも可能である。
【００５９】
図４は摺接壁部５６を形成した受圧ブロック５０Ａ（板状体５１）の他の実施例の断面図である。そこで、請求項６の発明に規定し、図４（ａ）のとおり、受圧ブロック５０Ａ（板状体５１）の外周部５１ｅに溝部６０が形成される。溝部６０は、摺接壁部５６（第１摺接壁部５６ａ，第２摺接壁部５６ｂ）の形状、配置と対応して環状である。
【００６０】
第１摺接壁部５６ａより受圧ブロック５０Ａの中心側となる位置に第１溝部６０ａが形成され、第２摺接壁部５６ｂより受圧ブロック５０Ａの中心側となる位置に第２溝部６０ｂが形成される。そして、溝部６０の溝幅を広げる拡幅部材６１が当該溝部６０内に挿入される。図示では、第１溝部６０ａに第１拡幅部材６１ａが挿入され、第２溝部６０ｂに第２拡幅部材６１ｂが挿入される。
【００６１】
拡幅部材６１について、Ｑ部分を拡大した図４（ｂ）を用い説明する。第１拡幅部材６１ａ及び第２拡幅部材６１ｂは同形状であるため一方のみの説明とする。拡幅部材６１（第２拡幅部材６１ｂ）は、主にばね弾性を有し耐食性に優れたステンレス鋼等の金属材料からなる。形状は螺旋状（ヘリカル状）や櫛歯状等の環状物であり、常時、摺接壁部５６（図示の第２摺接壁部５６ｂ）を押し出すように作用する。具体的には、Ｏｍｎｉ  Ｓｅａｌ（米国の登録商標）等の部材が好ましく用いられる。
【００６２】
受圧ブロックに拡幅部材が挿入されることにより、摺接壁部が拡幅部材から受ける押圧力は一定化する。そこで、受圧ブロックと流出側チャンバの内壁との摺動抵抗を安定化させることができる。
【００６３】
図５及び図６は制御機構体における接続形態の別例である。すなわち、請求項８の発明に規定するように、制御機構体は弁体ブロックと受圧ブロックの２部品の組み合わせからなる。制御機構体の構造から容易に理解されるように、制御機構体を樹脂ブロックから一体として切削により形成する場合、弁体ブロックの部分の切削量が多くなる。つまり、材料の無駄が増える。特に、大流量の流通に対応した定流量弁の場合、一体化物からなる制御機構体よりも個々の部品は大きくなる。このような場合、弁体ブロックと受圧ブロックの２部品とすれば、材料の無駄が軽減される。
【００６４】
図５に開示の制御機構体３０Ｂは弁体ブロック４０Ｂと受圧ブロック５０Ｂの組み合わせからなる。弁体ブロック４０Ｂの先端にねじ部７１が形成される。同時に受圧ブロック５０Ｂにねじ部７１と螺合するねじ部７２も形成される。互いのねじ部７１，７２の螺着により接続部７０が構成され、弁体ブロック４０Ｂと受圧ブロック５０Ｂは結合する。なお、弁体ブロック４０のねじ部７１の先端に突起部７３が形成され、受圧ブロック５０Ｂ表面に貫通している。この突起部７３は螺着の緩みによる分離を回避するために設けられる場合がある。
【００６５】
図６に開示の制御機構体３０Ｃは弁体ブロック４０Ｃと受圧ブロック５０Ｃの組み合わせからなる（図６（ａ））。弁体ブロック４０Ｃの先端に接続軸部７６が形成される。同時に受圧ブロック５０Ｃに接続軸部７６を挿通する接続穴７７が穿設される。そして、図６（ｂ）に示す公知のＣ型止め輪７８（Ｃリング）が接続軸部７６に係着される。こうして、接続部７５において、弁体ブロック４０Ｃと受圧ブロック５０Ｃの接続は完了する。あるいは、図６（ｃ）に示すＥ型止め輪７９（Ｅリング）等も用いられる。制御機構体３０Ｃの場合、螺着よりも加工は容易である。
【００６６】
図７に開示の定流量弁１０Ｂは制御機構体３０Ｄを主チャンバ部２０の内部に進退自在に保持する他の構成例である。すなわち、請求項９の発明に規定するように、制御機構体３０Ｄの受圧ブロック５０Ｄは、流出側チャンバ２２の内壁２５とダイヤフラム５７により支持される。ダイヤフラム５７は被制御流体３０Ｄに生じた流体圧力の変化に比較的鋭敏に反応することができる。そのため、制御機構体の進退動作の応答速度を速めることも可能である。
【００６７】
図示の例では、受圧ブロック５０Ｄの側面中央部５０ｍにブロック溝部３５が環状に形成され、このブロック溝部３５と対応する流出側チャンバ２２の内壁２５の位置に環状の壁溝部３６が形成される。そして、ブロック溝部３５と壁溝部３６をつなぐようにダイヤフラム５７が挿入される。なお、ダイヤフラムを受圧ブロックに形成する場合、受圧ブロックと一体化して形成することもできる。
【００６８】
図８は他の実施形態の制御機構体３０Ｅにおける弁体ブロック４０Ｅである。すなわち、請求項１０の発明に規定するように、弁座部２３の近傍に位置する弁体ブロック４０Ｅは、横断面で偏心加工して形成される。図８（ａ）のから把握されるように、弁体ブロック４０Ｅの弁座部２３寄りの部分は、弁座部２３と間隔を広げて偏心部位４６としている。つまり、被制御流体は、弁体接座部４５及び偏心部位４６と弁座部２３との間隙を通過する。
【００６９】
図８（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線による横断面である。弁体ブロック４０の本体部４１を形成する際に加工軸を中心からずらしている。そこで、偏心部位４６とその下方に弁体接座部４５が形成される。図示からわかるように、流入側チャンバ２１と弁体ブロック４０Ｅとの配置関係から、被制御流体が通過する流路は、流入側チャンバ２１の内壁２４と、偏心部位４６及び弁体接座部４５に囲まれた三日月状の流路となる。
【００７０】
被制御流体が狭小な流路を通過する際にその流速は上昇する。そのため、ベルヌーイの定理により、被制御流体が弁座部２３付近の狭小な流路を通過して容積が広がった流出側チャンバ２２に流入すると、被制御流体の流体圧力は降下する。このため、キャビテーションとして知られているように、被制御流体中に微小気泡（マイクロバブル）の発生またはその容積変化を引き起こす。
【００７１】
従って、微小気泡の破裂等に起因する衝撃や振動により、制御機構体（弁体ブロック、受圧ブロック）、流入側チャンバ、または流出側チャンバに損傷が生じることや、騒音の原因ともなる場合がある。また、被制御流体の流体圧力の降下により、その沸点が低下する。例えば、被制御流体として温水を流通させる場合、大気圧下での沸点よりも低い温度で、流路内において沸騰するおそれもある。この影響から、流体流通時の騒音や圧力変動時の制御性の低下も懸念される。
【００７２】
これまで図１等にて詳述した弁体ブロックの場合、弁座部２３を通過する際の被制御流体の流路形状は環状である。そこで、同量の被制御流体が流通する際の隙間（流路）を比較した場合、偏心加工により形成した弁体ブロック４０Ｅを適用した方が流路の隙間は大きくなる。そこで、上記のキャビテーション等への対応が特に必要とされる場合、図８に開示の偏心加工した弁体ブロックは有効である。
【００７３】
図９はさらに他の実施形態の制御機構体３０Ｆにおける弁体ブロック４０Ｆである。すなわち、弁体ブロック４０Ｆの弁体受圧部４３に凸部４７が形成される。弁体ブロック４０Ｆの凸部４７は、弁体ブロック４０Ｆの弁体受圧部４３が流入側チャンバ２１のチャンバ底面２６に最大限接近したとしても、弁体受圧部４３とチャンバ底面２６との間に空間部Ｇ（隙間）を生じさせる。つまり、弁体受圧部４３とチャンバ底面２６との密着を防止することができる。
【００７４】
被制御流体が水等の液体の場合、表面張力が弁体受圧部４３とチャンバ底面２６との間に作用する。従って、弁体ブロックが流入側チャンバのチャンバ底面に貼り付くようになる。このため、被制御流体の流量が変化した場合、制御機構体の進退動作の応答性が低下するおそれがある。このような場合、弁体受圧部４３に凸部４７を備えることにより生じた空間部Ｇが、被制御流体の表面張力の影響を低減する。そして、制御機構体の進退動作の応答性への影響を回避することができる。図示の凸部４７は弁体受圧部４３とチャンバ底面２６との密着を防止するための一例である。当該機能を有するならばスリット等のその他適宜の構成も適用できる。
【００７５】
図１０の第３実施例に係る定流量弁１０Ｃは、請求項１１の発明に規定するように、流入部１５（流入側接続口１４）と流出部１７（流出側接続口１６）を同一直線Ｌ（中心線）上に配置した構造である。定流量弁を配置する配管が直線状である場合の装着が比較的容易であり、交換等も容易である。
【００７６】
定流量弁１０Ｃは、ボディ本体１１を第１ボディブロック１１ａ、第２ボディブロック１１ｂ、第３ボディブロック１１ｃの３の部材を組み合わせて構成され、その内部に主チャンバ部２０が形成される。図示の構造では、被制御流体が流入側チャンバ２１へ流入する際の抵抗を均一化するため、流入部１５は第１流入部１５ｐと第２流入部１５ｑに分岐する。同様に、被制御流体が流出側チャンバ２２から流出する際の抵抗を均一化するため、流出部１７は第１流出部１７ｐと第２流出部１７ｑに分岐する。主チャンバ部２０の中に挿入される制御機構体３０Ａ（弁体ブロック４０、受圧ブロック５０Ａ）は、前述と同様であるため、その各部並びに構造についての説明は省略する。
【００７７】
図１ないし図１０において図示し説明した各定流量弁において、個別の部材の要素を互いに組み合わせて適用することができる。そのため、対象とする被制御流体、使用流量、使用目的等を総合的に考慮して最適な定流量弁を構成することができる。なお、共通する符号は同一部材、要素を示すため、説明の重複を省略した。
【符号の説明】
【００７８】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  定流量弁
１１  ボディ本体
１５  流入部
１７  流出部
２０  主チャンバ部
２１  流入側チャンバ
２２  流出側チャンバ
２３  弁座部
２４  流入側チャンバの内壁
２５  流出側チャンバの内壁
２６  チャンバ底部
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｆ  制御機構体
３１  付勢部材
３２  錘
３３  ばね
４０，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｅ，４０Ｆ  弁体ブロック
４１  本体部
４２  導通部
４３  弁体受圧部
４５  弁体接座部
４６  偏心部位
４７  凸部
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ  受圧ブロック
５１  板状体
５２  オリフィス
５３  第１受圧部
５４  第２受圧部
５５  パッキン
５６  摺接壁部
５７  ダイヤフラム
６０  溝部
６１  拡幅部材
７０，７５  接続部
Ｇ  空間部
Ｌ  同一直線（中心線）
Ｐ１  流入部側の被制御流体の流体圧力
Ｐ２  流出部側の被制御流体の流体圧力
Ｓａ  弁体ブロックの弁体受圧部の受圧面積
Ｓｂ  受圧ブロックの第１受圧部の受圧面積
Ｓｃ  受圧ブロックの第２受圧部の受圧面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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